지주 나타나는 해양운수, 오일가스 채굴로 인하여 해양 석유누출 등 돌발적인 사고의 발생률이 점점 높아지고만 있다. 해양운수 석유누출사고는 거대한 경제적 손실을 초래할 뿐만 아니라 해양생태계에도 거대한 위험을 가져다 준다. 현재 주로 물리적인 방법[오일 붐(oil booms), 스키머(skimmers), 흡유 펠트(absorption felt) 등]과 화학적인 방법(유출유 분산제, 응고제, 연소제 등) 및 바이오적인 방법(미생물) 등을 통해 해상 유류오염(oil pollution)의 청결을 진행한다.
화학적인 방법과 바이오적인 방법은 해양환경에 대해 2차 오염을 초래할 수 있으며 스키머 등 기계적 방법으로 수집한 유출유는 대부분이 오일과 물의 혼합물로서 후기의 처리 난이도가 비교적 크다. 오일 흡수 펠트, 활성탄 등 재료는 물리적인 흡착작용을 통해 오일과 물의 분리를 실현할 수 있지만 흡유 배율이 낮고 흡유 속도가 낮으며 반복적으로 사용할 수가 없는 것이 문제점이다.
최근 중국과학원 녕파(Ningbo city)재료기술과 공정연구소 Zhi-xiang Zeng, Xue-dong Wu, Gang Wang 등 과학연구자들은 분자솔기술(molecular brush technology)을 통해 일종의 강도가 높고 반복사용이 가능한 소수성 유막 흡수 3차원 다공 탄성고분자 재료를 연구제작하였다. 다공재료표면에서 환경 적응성(adaptive)특징을 가지고 있는 긴사슬 알칸(long-chain alkanes) 분자솔을 접목하였고 이 유형의 긴사슬 분자솔이 물속에서는 수축하고 오일 속에서는 신축하는 특성을 이용하여 초소수성과 고효율 유막흡수를 실현하였다.
이 유형의 재료는 자기 무게의 23배나 되는 원유를 흡착할 수 있어 오일 보유량(oil retention)은 93%에 달하며 반복적으로 400회 이상 사용이 가능하다. 수면의 유막 흡수에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 물속의 유막 및 유화상태(emulsion state)의 오일과 물의 혼합물에 대한 오일과 물의 분리를 실현 가능하다. 이 유형의 재료는 원가가 낮고 효율이 높으며 해상 유출유사고대응, 음식 폐유처리(waste oil disposal) 등 영역에서 광범위한 응용전망을 가지고 있다.
관련된 연구성과는 최근에 영국화학학회 저널인 RSC Polymer Chemistry에 발표되었고 이미 국가 발명특허(201310703409.5)를 신청하였다. 이 연구는 중국 국가자연과학기금(No. 51105356, 51335010), 국가중점기초연구발전계획(2014CB643300) 등 프로젝트의 지원을 받았다.
그림 1: 소수성 오일흡수 3차원 다공 탄성고분자재료 제조설명도
그림 2: 오일 흡수 및 오일-물 분리 효과 시연
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